S tlakom na čistú energiu a zvýšeným dopytom po elektrických vozidlách potrebujú výrobcovia batérie – konkrétne lítium-iónové batérie – viac ako kedykoľvek predtým.Príklady zrýchľujúceho sa prechodu na vozidlá poháňané batériami sú všade: Poštová služba Spojených štátov amerických oznámila, že najmenej 40 % jej doručovacích vozidiel novej generácie a ďalších úžitkových vozidiel budú elektrické vozidlá, Amazon začal používať dodávky Rivian vo viac ako tucte miest, a Walmart uzavreli dohodu o kúpe 4 500 elektrických dodávkových vozidiel.S každou z týchto konverzií sa zvyšuje tlak na dodávateľský reťazec batérií.Tento článok poskytne prehľad priemyslu lítium-iónových batérií a súčasných problémov dodávateľského reťazca, ktoré ovplyvňujú výrobu a budúcnosť týchto batérií.
I. Prehľad lítium-iónových batérií
Priemysel lítium-iónových batérií sa vo veľkej miere spolieha na ťažbu surovín a výrobu batérií – obe sú citlivé na rušenie dodávateľského reťazca.
Lítium-iónové batérie sa skladajú hlavne zo štyroch kľúčových komponentov: katódy, anódy, separátora a elektrolytu, ako je znázornené na obrázku 1. Katóda (zložka, ktorá produkuje lítne ióny) je zložená z oxidu lítneho.1 Anóda (komponent, ktorý uchováva lítiové ióny) je vo všeobecnosti vyrobená z grafitu.Elektrolyt je médium, ktoré umožňuje voľný pohyb iónov lítia, ktoré sa skladá zo solí, rozpúšťadiel a prísad.Nakoniec je separátor absolútnou bariérou medzi katódou a anódou.
Katóda je kritickým komponentom relevantným pre tento článok, pretože tu s najväčšou pravdepodobnosťou vzniknú problémy s dodávateľským reťazcom.Zloženie katódy do značnej miery závisí od použitia batérie.2
Požadované prvky aplikácie
Mobilné telefóny
Fotoaparáty
Notebooky Cobalt a Lithium
Elektrické náradie
Zdravotnícke vybavenie Mangán a Lítium
or
Nikel-kobalt-mangán a lítium
or
Fosfát a lítium
Vzhľadom na prevalenciu a pokračujúci dopyt po nových mobilných telefónoch, fotoaparátoch a počítačoch sú kobalt a lítium najcennejšími surovinami pri výrobe lítium-iónových batérií a už dnes čelia prerušeniam dodávateľského reťazca.
Pri výrobe lítium-iónových batérií existujú tri kľúčové fázy: (1) ťažba surovín, (2) rafinácia surovín a (3) výroba a výroba samotných batérií.V každej z týchto fáz existujú problémy dodávateľského reťazca, ktoré by sa mali riešiť skôr počas zmluvných rokovaní, než čakať na problémy, ktoré sa vyskytnú v priebehu výroby.
II.Problémy s dodávateľským reťazcom v batériovom priemysle
A. Výroba
Čína v súčasnosti dominuje v globálnom dodávateľskom reťazci lítium-iónových batérií a vyrába 79 % všetkých lítium-iónových batérií, ktoré vstúpili na svetový trh v roku 2021.3 Krajina ďalej kontroluje 61 % celosvetovej rafinácie lítia na skladovanie batérií a elektrických vozidiel4 a 100 % spracovania. prírodného grafitu používaného na anódy batérií.5 Dominantné postavenie Číny v priemysle lítium-iónových batérií a súvisiacich prvkov vzácnych zemín je dôvodom na znepokojenie spoločností aj vlád.
COVID-19, vojna na Ukrajine a nevyhnutné geopolitické nepokoje budú naďalej ovplyvňovať globálne dodávateľské reťazce.Tak ako každé iné odvetvie, aj energetický sektor bol a bude ovplyvňovaný týmito faktormi.Kobalt, lítium a nikel – kritické materiály pri výrobe batérií – sú vystavené rizikám dodávateľského reťazca, pretože výroba a spracovanie sú geograficky sústredené a ovládajú jurisdikcie, ktoré údajne porušujú pracovné a ľudské práva.Ďalšie informácie nájdete v našom článku o riadení narušenia dodávateľského reťazca v ére geopolitického rizika.
Argentína je tiež na čele celosvetového boja o lítium, keďže v súčasnosti predstavuje 21 % svetových zásob, pričom sú v prevádzke len dve bane.6 Podobne ako Čína, aj Argentína má významnú moc v ťažbe surovín a plánuje rozšíriť svoje ovplyvňovať ďalej v dodávateľskom reťazci lítia s trinástimi plánovanými baňami a potenciálne desiatkami ďalších vo výstavbe.
Európske krajiny tiež zvyšujú svoju produkciu, pričom Európska únia je pripravená stať sa do roku 2025 druhým najväčším výrobcom lítium-iónových batérií na svete s 11 % celosvetovej výrobnej kapacity.7
Napriek nedávnemu úsiliu8 Spojené štáty nie sú významne zastúpené v ťažbe alebo rafinácii kovov vzácnych zemín.Z tohto dôvodu sa Spojené štáty pri výrobe lítium-iónových batérií vo veľkej miere spoliehajú na zahraničné zdroje.V júni 2021 ministerstvo energetiky USA (DOE) zverejnilo prehľad dodávateľského reťazca veľkokapacitných batérií a odporučilo vytvoriť domácu kapacitu výroby a spracovania kritických materiálov na podporu úplne domáceho dodávateľského reťazca batérií.9 DOE určilo, že viacnásobná energia technológie sú vo veľkej miere závislé od neistých a nestabilných zahraničných zdrojov – čo si vyžaduje domáci rast priemyslu batérií.10 V reakcii na to vydalo DOE vo februári 2022 dve oznámenia o zámere poskytnúť 2,91 miliardy USD na podporu výroby lítium-iónových batérií v USA, ktoré sú rozhodujúce pre rastúci energetický sektor.11 DOE má v úmysle financovať rafinérske a výrobné závody na materiály pre batérie, recyklačné zariadenia a iné výrobné zariadenia.
Nová technológia tiež zmení krajinu výroby lítium-iónových batérií.Lilac Solutions, začínajúca spoločnosť so sídlom v Kalifornii, ponúka technológiu, ktorá dokáže obnoviť12 až dvakrát toľko lítia ako tradičné metódy.13 Podobne je ďalším startupom Princeton NuEnergy, ktorý vyvinul lacný a udržateľný spôsob výroby nových batérií zo starých.14 Aj keď tento typ novej technológie zmierni prekážku dodávateľského reťazca, nič to nemení na skutočnosti, že výroba lítium-iónových batérií do značnej miery závisí od dostupnosti surovín.Pointa zostáva, že existujúca svetová produkcia lítia sa sústreďuje v Čile, Austrálii, Argentíne a Číne.15 Ako je uvedené na obrázku 2 nižšie, spoliehanie sa na materiály zo zahraničných zdrojov bude pravdepodobne pokračovať niekoľko nasledujúcich rokov až do ďalšieho rozvoja technológia batérií, ktorá sa nespolieha na kovy vzácnych zemín.
Obrázok 2: Budúce zdroje výroby lítia
B. Cena
V samostatnom článku Lauren Loew z Foley diskutovala o tom, ako prudký nárast cien lítia odráža zvýšené požiadavky na batérie, pričom náklady od roku 2021 vzrástli o viac ako 900 %.16 Tieto nárasty cien pokračujú, keďže inflácia zostáva na historickom maxime.Rastúce náklady na lítium-iónové batérie spolu s infláciou už viedli k zvýšeniu cien elektrických vozidiel.Ďalšie informácie o vplyve inflácie na dodávateľský reťazec nájdete v našom článku Problémy s infláciou: Štyri kľúčové spôsoby, ako môžu spoločnosti riešiť infláciu v dodávateľskom reťazci.
Tvorcovia rozhodnutí si budú chcieť byť vedomí vplyvu inflácie na ich zmluvy týkajúce sa lítium-iónových batérií.„Na dobre etablovaných trhoch skladovania energie, ako sú USA, viedli vyššie náklady k tomu, že niektorí vývojári sa snažili prerokovať zmluvné ceny s odberateľmi.Tieto opätovné rokovania môžu trvať dlho a oneskoriť uvedenie projektu do prevádzky.“hovorí Helen Kou, spolupracovníčka pre skladovanie energie vo výskumnej spoločnosti BloombergNEF.17
C. Preprava/horľavosť
Lítium-iónové batérie sú regulované ako nebezpečný materiál podľa predpisov Ministerstva dopravy USA (DOT) o nebezpečných materiáloch Ministerstva dopravy USA pre potrubia a úrad pre bezpečnosť nebezpečných materiálov (PHMSA).Na rozdiel od štandardných batérií väčšina lítium-iónových batérií obsahuje horľavé materiály a má neuveriteľne vysokú hustotu energie.V dôsledku toho sa lítium-iónové batérie môžu za určitých podmienok prehriať a vznietiť, ako je skrat, fyzické poškodenie, nesprávna konštrukcia alebo montáž.Po zapálení lítiových článkov a batérií môže byť ťažké uhasiť požiar.18 V dôsledku toho si spoločnosti musia byť vedomé potenciálnych rizík a vyhodnotiť vhodné preventívne opatrenia pri transakciách s lítium-iónovými batériami.
K dnešnému dňu neexistuje žiadny presvedčivý výskum, ktorý by určil, či sú elektrické vozidlá náchylnejšie na spontánne požiare v porovnaní s tradičnými vozidlami.19 Výskum ukazuje, že elektrické vozidlá majú len 0,03 % pravdepodobnosť vznietenia v porovnaní s tradičnými spaľovacími motormi s 1,5 % pravdepodobnosťou vznietenia. .20 Hybridné vozidlá – ktoré majú vysokonapäťovú batériu a spaľovací motor – majú najväčšiu pravdepodobnosť požiaru vozidla s 3,4 %.21
16. februára 2022 začala v Atlantickom oceáne horieť nákladná loď prepravujúca takmer 4000 vozidiel z Nemecka do Spojených štátov amerických.22 Takmer o dva týždne neskôr sa nákladná loď potopila v strede Atlantiku.Hoci neexistuje žiadne oficiálne vyhlásenie o poruche tradičných a elektrických vozidiel na palube, vozidlá s lítium-iónovou batériou by požiare uhasili ťažšie.
III.Záver
Ako sa svet posúva smerom k čistejšej energii, otázky a problémy týkajúce sa dodávateľského reťazca budú narastať.Tieto otázky by sa mali riešiť čo najskôr pred uzavretím akejkoľvek zmluvy.Ak sa vy alebo vaša spoločnosť zúčastňujete transakcií, v ktorých sú lítium-iónové batérie materiálnym komponentom, existujú významné prekážky v dodávateľskom reťazci, ktoré by ste mali riešiť už na začiatku rokovaní o získavaní surovín a otázkach cien.Vzhľadom na obmedzenú dostupnosť surovín a zložitosť vývoja lítiových baní by spoločnosti mali hľadať alternatívne cesty na získanie lítia a iných kritických komponentov.Spoločnosti, ktoré sa spoliehajú na lítium-iónové batérie, by mali vyhodnotiť a investovať do technológie, ktorá je ekonomicky životaschopná a maximalizuje životaschopnosť a recyklovateľnosť týchto batérií, aby sa vyhli problémom s dodávateľským reťazcom.Alternatívne môžu spoločnosti uzatvárať viacročné zmluvy na lítium.Avšak vzhľadom na veľkú závislosť na kovoch vzácnych zemín pri výrobe lítium-iónových batérií by spoločnosti mali dôkladne zvážiť získavanie kovov a ďalšie problémy, ktoré môžu ovplyvniť ťažbu a rafináciu, ako sú geopolitické otázky.
Čas odoslania: 24. septembra 2022